قانون أوم

قانون أوم

بعد أن قام العالم جورج أوم بقياس فرق الجهد بين طرفي موصل يمرّ به تيار معيّن شدّته (ت)، توصل إلى صيغة تجريبيّة تُستخدم حتى يومنا لتحديد مقاومة الموصل، حيث وجد أنَّ حاصل قسمة فرق الجهد بين طرفي الموصل على قيمة شدّة التيار التي تمرّ فيه تُساوي كميّة ثابتة لا يمكن أن تتغير سمَّاها مقاومة الموصل، وبصيغة رياضية يُعّبَّرُ عنها كما يلي:

(م=ج/ت) حيث أن م: مقاومة الموصل، ج: فرق الجهد بين طرفيه، ت: شدة التيار المار فيه.

توصل نظرياً إلى صياغة قانون يُدعى “قانون أوم”، وهو أنَّ كثافة شدة التيار تتناسب طردياً مع شدة المجال الكهربائي المؤثر داخل الموصلات الفلزية، ويمكن صياغة هذه النظرية رياضياً كما يلي:

(ث=مـ×σ) حيث أن سيجما (σ): ثابت الموصلية للمادة الموصلة، مـ: شدة المجال الكهربائي، ث: كثافة شدة التيار.

يستخدم ثابت آخر للتعبير عن درجة موصلية المواد للتيار الكهربائي يُسمى المقاومية، ويرمز له بالرمز (ρ) ويساوي (1/σ).

مقاومية بعض المواد عند درجة حرارة 20 ْ

• مقاومية بعض المواد الموصلة عند درجة حرارة 20 ْ

• مقاومية بعض المواد شبه الموصلة عند درجة حرارة 20 ْ

• مقاومية بعض المواد العازلة عند درجة حرارة 20 ْ

أثر درجة الحرارة على مقاومية المواد

تتناسب درجة الحرارة مع مقاومة المواد الفلزية تناسباً طردياً، أي أنه عند رفع درجة حرارة المقاومات الفلزية فإن مقاومية المواد ستزداد، لأن رفع درجة الحرارة يزيد من سعة اهتزاز الذرات، وبالتاي فإن احتمالية تصادم الإلكترونات الحرة مع ذرات المادة ستزيد، مما يؤدي ذلك إلى تقليل موصلية المادة فتصبح أكثر مقاومية لمرور التيار الكهربائي.

فيما يتعلق بالمواد شبه الموصلة مثل السيلكون والجرمانيوم، فإن رفع درجة حرارتها يُقلل بشكلٍ ملحوظ من مقاوميتها، وسبب ذلك أن رفع درجة الحرارة يسمع للالكترونات بالانتقال من حزمة التكافؤ إلى حزمة التوصيل، فتصبح المادة شبه الموصلة أكثر موصلية.

استخدامات المواد فائقة الموصليّة

تستخدم المواد فائقة الموصلية في تطبيقات كثيرة لا يُمكن الاستغناء عنها في عصرنا الحالي، أهمها ما يلي:

• الأجهزة الطبية المستخدمة في التصوير المغناطيسي.
• المولدات والمحركات والمحولات.
• الأجهزة المستخدمة لقياسات فرق الجهد، وشدة التيار الكهربائي، والمجال المغناطيسي.
• صناعة مغانط كهربائية قوية جداً تُستخدم في مسارعة الجسميات النووية الدقيقة.